5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
Асинхронні двигуни дуже широко використовуються у промис-ловості завдяки таким перевагам як простота конструкції, надій-ність в експлуатації, дешевизна, менша вага у порівнянні з двигуна-ми постійного струму. У діапазоні потужностей до їх ви-робляють у 40-50 разів більше, ніж двигунів постійного струму.
Успіхи в галузі силових напівпровідникових приладів призвели до того, що частка регульованих асинхронних приводів постійно зростає. Так, уже у 2002 році в Європі продаж асинхронних регульо-ваних приводів склав 68%, приводів постійного струму – 15% і ме-ханічних та гідравлічних приводів – 17%. Широке використання регульованого електропривода зумовлене тим, що електропривод виконує не тільки функцію перетворення електричної енергії у меха-нічну, але і є засобом керування технологічним процесом, оскільки задачі реалізації необхідної якості протікання технологічних проце-сів у багатьох випадках покладаються на системи керування регу-льованими електроприводами у поєднанні з засобами технологічної автоматики.
Способи регулювання швидкості асинхронних двигунів, як і дви-гунів постійного струму, визначають за рівнянням механічної харак-теристики. Її отримують на підставі спрощеної схеми заміщення (рис.5.1).
Рис.5.1. Спрощена схема заміщення асинхронного двигуна
На схемі: – фазна напруга мережі; – фазний струм стато-ра; – приведений струм ротора; і – активний і реактивний опори обмотки статора; і – приведені активний і реактивний опори обмотки ротора; і – активний і реактивний опори кон-туру намагнічування; – ковзання; – швидкість обертання магнітного кола статора; – число пар полю-сів; – частота напруги мережі живлення.
Момент асинхронного двигуна визначають з виразу втрат потуж-ності: втрати електромагнітної потужності дорівнюють електрич-ним втратам в колі ротора, тобто . Звідси
. (5.1)
Приведений струм згідно схеми заміщення
. (5.2)
Підставивши значення у /5.1/, одержимо
. (5.3)
З (5.3) витікає, що регулювати швидкість асинхронних двигунів можна зміною:
напруги живлення ;
числа пар полюсів ;
частоти напруги живлення ;
додатковим опором в колі обмотки ротора двигуна з фазним ротором.
Аналіз залежності (5.3) показує, що вона має два максимуми: один – в режимі двигуна, другий – у генераторному режимі.
Прирівнявши , визначають параметри максимумів, які називають критичними: критичне ковзання і критичні моме-нти і . За цих параметрів (5.3) зводиться до такого виду:
, (5.4)
де ; . У цьому рівнянні знак „+” відноситься до рушійного режиму роботи двигуна, знак „-” – до генераторного режиму роботи паралельно з мережею, з якої він споживає струм, що створює основний магнітний потік.
а б
Рис.5.2. Механічні характеристики асинхронного двигуна
Залежність , побудована за рівнянням (5.4), має два максимуми (рис.5.2,а). Характеристика (рис.5.2,б) пере-рахована за характеристикою з врахуванням, що .
Характерні точки механічних характеристик:
; , швидкість двигуна дорівнює синхронній швид-кості (швидкості обертання магнітного поля статора);
; , що відповідає номінальній швидкості і номінальному моменту ;
; і – максимальні моменти у ру-шійному та генераторному режимах і критична швидкість ;
; – пусковий момент.
У випадку двигун працює в режимі гальмування противми-канням.
Якщо в (5.4) знехтувати активним опором обмотки статора , то отримаємо рівняння механічної характеристики у виді
, (5.5)
яке справедливе для значень . За виникає велика по-хибка і користуватись (5.5) для побудови характеристики не можна. Але підстановкою в (5.5) отри-маємо просту залежність для визначення критичного ковзання:
. (5.6)
Цією залежністю користуються у практичних розрахунках.
М Рис.5.3. Механічна характеристика асинхронного двигуна з підвищен-ням пусковим моментом
Наближена механічна характеристика таких двигунів наведена на рис.5.3. Там же пунктиром показана залежність .
Їх особливістю є збільшений пусковий момент, менший пуско-вий струм, але при великому ковзанні виникає провал у механічній характеристиці із-за явища витіснення струму на по-верхню товстого провідника, який знаходиться у сильному магніт-ному полі. Це еквівалентно збільшенню його активного опору.
Двигуни зі спеціальними пазами мають такі співвідношення: ; ; ; . При цьому більшу кратність пускового струму мають більш потужні двигуни.
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія